自动化毕业论文——基于PLC的彩灯控制系统

下载后可任意编辑 安徽电气工程职业技术学院 毕 业 设 计 （论文） （基于PLC的彩灯控制系统的设计） 年 级 学 号 姓 名 专 业 指导老师 年 月 下载后可任意编辑 摘 要 彩灯在我们的日常生活中是随处可见的，彩灯控制能够达到的渲染效果是通过控制全部或者部份彩灯的亮和灭、闪耀的频率、灯的亮度及灯光流的方向来实现的。在本次设计中采纳西门子公司S7-200系列PLC来进行控制。本次设计对彩灯的要求是变换类负载其控制对象设定为“国庆欢乐”字形，且均匀分布在彩灯的中央部位、由红、黄、蓝三色灯箱组成，三色灯箱根据一定的控制闪耀；流水类负载是在灯箱的周围有32盏颜色不同的流水灯组循环闪耀。根据设计要求，首先进行了硬件系统的设计，选用的是S7-200的cpu226，它的24点输入/16点输出可以满足本次设计的需求，并画出了输入和输出接线图。在软件方面，根据设计的思想进行了实现系统功能的梯形图的设计，指令采纳的是减计数器指令和移位寄存器指令，并利用S7-200的STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。它可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监控，且编程方便，快捷，利用PLC/PPI电缆将计算机与PLC相连接来验证程序，在PLC上可以清楚的看到控制效果，从来证明了本次设计的成功。 关键词彩灯控制；S7-200；PLC; STEP7-Micro/WIN32 目 录 摘要 第一章 绪论 1．1 PLC的背景 1．2 设计的主要内容 第二章 PLC概述 2．1 PLC的主要功能和特点 2．1．1 PLC的主要功能 2．1．2 PLC的特点 第三章 PLC的结构与工作原理 3．1 PLC的结构 3．2 PLC的工作原理 3．3 PLC的编程语言 第四章 基于PLC的彩灯控制系统的设计 4．1工作原理与要求 4．2工艺过程 4．3硬件设计 4.3.1 S7-200系列PLC性能简介 4.3.2 编程元件地址分配 4．4 软件设计 4.4.1设计思想 4.4.2 梯形图设计 4.4.3 STEP-7-Micro/Win编程软件 4.4.4 程序的编写与下载 4.4.5程序的验证 致谢 参考文献 下载后可任意编辑 l 第一章 绪论 1.1 PLC的背景 随着科学技术的进展，电气控制技术在各领域中得到了越来越广泛的应用。可编程序控制器（PLC）的应用使电气控制技术发生了根本的变化。PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，半导体技术，自动控制技术，数字技术和网络通信技术进展起来的一种通用工业自动控制装置。PLC以其可靠性高，灵活性强，使用方便的优越性，迅速占领了工业控制领域。从运动控制到过程控制，从单机自动化到生产线自动化乃至工厂自动化，从工业机器人，数控设备到柔性制造系统，从几中控制系统到大型集散控制系统，PLC均充当着重要角色，并展现出了强劲的态势。身为生产过程自动化专业的学生，PLC更是重中之重。 1.2 设计的主要内容 本次设计是运用PLC来实现对彩灯系统的控制，设计的彩灯系统具有结构简单，变换形式多样，价格低等有点。西门子公司的PLC是现在市面上利用率较高的PLC。它指令丰富，功能强大，可靠性高，适应性好，便于扩展，性价比高，符合要求。因此，本设计中选用西门子公司的SIMATIC S7-200 小型PLC来进行控制。在硬件设计中选择了CPU226，设计除了系统输入和输出的接线图。根据所要实现的功能，画出了系统功能的梯形图。S7-200 的PLC本身自带STEP-7-Micro/WIN编程软件为编程及调试带来相当大的方便。 l 第二章 PLC概述 2.1 PLC的主要功能和特点 2.1.1 PLC的主要功能 1. 开关量逻辑控制 可实现各种简单和复杂的逻辑控制，常用于取代畅通的继电器控制系统。 2. 模拟量控制 PLC中配置了A/D和D/A转换模块，把现场输入模拟量经A/D转换后送CPU处理。而CPU处理的数字量结果，经D/A转换后，转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。 3. 闭环过程控制 配置PID控制模块，对控制过程中某一变量进行PID控制。、 4. 定时控制 为用户提供了若干个定时器。可以由用户在编写用户程序时设定，也可以用键盘开关外部设定，实现定时或延时的控制。 5. 计数控制 为用户提供了若干个计数器。可以由用户在编写用户程序时设定，也可以用键盘开关外部设定，实现计数控制。 6. 顺序（步进）控制 在工业控制中，选用PLC实现顺序（步进）控制，可以采纳IEC规定的用于顺序控制的标准化语言-顺序功能图进行设计。可以用移位寄存器和顺控指令编写程序。 7. 数据处理 不仅能进行数字运算和数据传送，而且还能进行数据比较，数据转换，数据显示，打印以及数据通信等。 8. 通信和联网 可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与PLC,PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC还可与其他只能控制设备实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高控制沟通电动机的自动化水平。 2.1.2 PLC的特点 1.高可靠性 （1）所有的I/O接口电路均采纳光电隔离使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。 （2）各输入端均采纳R-C滤波器其滤波时间常数一般为1020ms （3）各模块均采纳屏蔽措施以防止辐射干扰。 （4）采纳性能优良的开关电源。 （5）对采纳的器件进行严格的筛选。 （6）良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采纳有效措施以防止故障扩大。 （7）大型PLC还可以采纳由双CPU构成 余系统或由CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。 2.丰富的I/O接口模块